下一代通信網(wǎng)絡(luò)的軟交換技術(shù)分析

郭棟

（中國電子科技集團公司第五十四研究所，河北石家莊，050081）

1 下一代通信網(wǎng)絡(luò)的軟交換技術(shù)概述

“下一代網(wǎng)絡(luò)”作為較為寬松的概念，它主要是指與當(dāng)前一代存在差異，并以數(shù)據(jù)為核心的融合網(wǎng)絡(luò)體系。基于下一代網(wǎng)絡(luò)的特性，包含通過高速公共傳輸鏈路與路由器等節(jié)點，借助IP來有效承載話音、數(shù)據(jù)以及視像等，在應(yīng)用期間能夠保證網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的質(zhì)量，并且網(wǎng)絡(luò)傳送層與接入層相對分開，通過完善的服務(wù)平臺向用戶或者需求者提供相對應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。下一代網(wǎng)絡(luò)將話音、數(shù)據(jù)和視頻等業(yè)務(wù)有效地集中起來，在業(yè)務(wù)實現(xiàn)期間具備靈活性、簡易性特點，能夠?qū)υ缙诘腜STN業(yè)務(wù)進(jìn)行有效拓展。例如，對基本話音業(yè)務(wù)、電話補充等業(yè)務(wù)進(jìn)行開拓，讓PSTN和因特網(wǎng)相結(jié)合，為用戶制定出具有個性化、針對性的服務(wù)。

基于下一代網(wǎng)路特點，它主要屬于話音、多媒體、數(shù)據(jù)等多種業(yè)務(wù)構(gòu)建起來的綜合性、開放性的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架，通常具有以下特征:

第一、下一代網(wǎng)絡(luò)體系應(yīng)用開放的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架體系。它可以將傳統(tǒng)的交換機功能模塊實施分離，并將其設(shè)置成相對獨立的網(wǎng)絡(luò)部件，每個部件能夠有效按照不同的功能來劃分，進(jìn)而實現(xiàn)獨立發(fā)展。同時，不同部件間的協(xié)議接口要遵守具體標(biāo)準(zhǔn)，運營商能夠充分結(jié)合具體業(yè)務(wù)的需求實現(xiàn)自由組合，并對功能產(chǎn)品實施組建，不同協(xié)議接口又能夠按照標(biāo)準(zhǔn)化來滿足互通和傳輸。

第二、下一代網(wǎng)絡(luò)屬于業(yè)務(wù)驅(qū)動的網(wǎng)絡(luò)。總體上業(yè)務(wù)和呼叫控制彼此分離，呼叫和承載也處于分離狀態(tài)。在實現(xiàn)分離的條件下，它能夠保證各項業(yè)務(wù)的開展可以獨立于網(wǎng)絡(luò)，在實現(xiàn)業(yè)務(wù)的條件下發(fā)揮出靈活性優(yōu)勢，用戶可以按照自身意愿來完成配置。

針對軟交換而言，它并沒有相對統(tǒng)一且精確的定義內(nèi)容，由于結(jié)合軟交換技術(shù)構(gòu)建成的下一代通信網(wǎng)絡(luò)處于持續(xù)發(fā)展階段，其屬于新生類事物，只能做出較為寬廣的概述。下一代網(wǎng)絡(luò)軟交換技術(shù)應(yīng)用過程見圖1。

圖1 下一代網(wǎng)絡(luò)軟交換技術(shù)應(yīng)用

軟交換主要是指將設(shè)備、應(yīng)用和具體協(xié)議有效結(jié)合的技術(shù)種類，它以IP技術(shù)為基礎(chǔ)形成了通信業(yè)務(wù)，并且利用建立端和端相通的鏈接功能來實現(xiàn)交換過程。同時，該過程還可以和傳統(tǒng)電路進(jìn)行交換共存模式，承擔(dān)起類似分組交換種類的任務(wù)。在具體應(yīng)用期間，軟交換技術(shù)能夠許可業(yè)務(wù)的接入層跨越該IP網(wǎng)絡(luò)的范圍，它還可以有效拓展至其它的寬帶網(wǎng)絡(luò)、有線網(wǎng)絡(luò)甚至是無線網(wǎng)絡(luò)中。結(jié)合使用到的有關(guān)軟件，有效建立起不同設(shè)備之間的聯(lián)系，即使是不同種類的網(wǎng)絡(luò)也能夠?qū)鞑サ脑捳Z和數(shù)據(jù)信息實施處理，建立好呼叫路由等功能。觀察軟交換技術(shù)的明顯特征，它主要是將傳統(tǒng)電路所構(gòu)建起的相關(guān)功能給分散開來，例如，呼叫控制、鏈接以及業(yè)務(wù)提供等種類，在軟交換技術(shù)的支持下，使不同的通信網(wǎng)絡(luò)可以承載不同的業(yè)務(wù)功能，再借助統(tǒng)一控制的模式，又能夠?qū)⒏鞣N通信網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動起來。總而言之，軟交換屬于下一代網(wǎng)絡(luò)的核心內(nèi)容，它屬于IP網(wǎng)與電路交換網(wǎng)進(jìn)行協(xié)調(diào)的關(guān)鍵，作為軟件功能控制與分布式交換的有效平臺。

2 下一代通信網(wǎng)絡(luò)的軟交換技術(shù)分析

2.1 軟交換網(wǎng)的總體結(jié)構(gòu)特征

從傳統(tǒng)電路式交換機而言，按照其相關(guān)功能的劃分，主要包含業(yè)務(wù)控制、路由交換、業(yè)務(wù)接入三個方面。在工作期間，利用交換機原理，配合電路交換網(wǎng)的設(shè)置，將上述三個方面構(gòu)建為完善的整體。而在使用交換機期間，則是將上述三個模塊所具備的功能進(jìn)行有效分割，在保證各個功能處于獨立的狀態(tài)后，再使用不同種類的物理實體來得以實現(xiàn)。在實現(xiàn)過程中，通常還需要對功能實施拓展，最終利用IP傳輸網(wǎng)將相關(guān)的物理實體有效融合在一起，構(gòu)建起一體化的軟交換網(wǎng)。結(jié)合軟交換網(wǎng)的有效布局，其結(jié)構(gòu)組網(wǎng)特征如圖2所示。

圖2 軟交換技術(shù)系統(tǒng)組網(wǎng)特征

依托具體的分布情況，其邊緣接入層通常和傳統(tǒng)電路中的交換機所連接的業(yè)務(wù)功能接入模塊相對應(yīng)；其中的控制層則和路由交換的功能相符合；而業(yè)務(wù)應(yīng)用通常和業(yè)務(wù)控制相聯(lián)系起來。按照IP的核心分組網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，就能夠承擔(dān)起軟交換網(wǎng)對應(yīng)的核心傳輸功能。

2.2 軟交換技術(shù)網(wǎng)絡(luò)的分層

2.2.1 邊緣接入層

利用軟交換技術(shù)時，就是將傳統(tǒng)電路式的交換機所承載的業(yè)務(wù)給獨立出來，在組建成有關(guān)的物理實體狀態(tài)后，再將不同用戶所需要的業(yè)務(wù)有效接入到整個軟交換的網(wǎng)絡(luò)體系中，這一物理實體也被稱為媒體網(wǎng)關(guān)。值得注意的是，在將有關(guān)業(yè)務(wù)接入到構(gòu)建起來的軟交換網(wǎng)路過程中，也會主動調(diào)整有關(guān)的數(shù)據(jù)格式，并完成協(xié)議的轉(zhuǎn)換。接入后的媒體信息流會有效轉(zhuǎn)化成為IP協(xié)議的數(shù)據(jù)包種類，進(jìn)而在軟交換網(wǎng)絡(luò)運營期間實現(xiàn)傳輸。結(jié)合媒體網(wǎng)關(guān)所接入相關(guān)用戶的具體業(yè)務(wù)種類劃分，其主要涵蓋以下類型:

（1）綜合接入設(shè)備，稱作IAD，它可以分為兩種，一類是兼具模擬用戶線以及以太網(wǎng)接口兩大功能，主要了解的設(shè)備是計算機、電話機等，相關(guān)功能和傳統(tǒng)的交換機業(yè)務(wù)接入比較類似；另一類綜合接入設(shè)備則僅具有以太網(wǎng)接口的有關(guān)功能，主要擁有接入計算機設(shè)備，使用計算機將相關(guān)語音、數(shù)據(jù)等傳遞給對應(yīng)的用戶。

（2）接入網(wǎng)關(guān)，稱為AG，它在工作主要提供模擬用戶線接口功能，主要參與到將電話機連接到軟交換網(wǎng)絡(luò)的過程中。其實，從AG承擔(dān)的功能來觀察，它可以有效提供PSTN對應(yīng)的業(yè)務(wù)功能，將用戶的數(shù)據(jù)和信息直接填裝到IP包內(nèi)。

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（3）無線接入網(wǎng)關(guān)，即可稱作WAG，它具備將相關(guān)的多種無線用戶有效接入至軟交換網(wǎng)絡(luò)的功能。

（4）多媒體業(yè)務(wù)網(wǎng)關(guān)，簡稱作為MSAG，其主要發(fā)揮出接入多種類多媒體信息的功能，可以將相關(guān)的音頻、視頻或者混合軟件予以適配，調(diào)整為IP數(shù)據(jù)包的形式。

（5）中繼媒體網(wǎng)關(guān)，也叫做TG，主要在ISDN交換機和PSTN交換機形成中繼連接，將交換機中的對應(yīng)話語音頻信號轉(zhuǎn)化成為IP數(shù)據(jù)包的狀態(tài)。

（6）信令網(wǎng)關(guān)，即為SG，主要承擔(dān)起和PSTN交換機實現(xiàn)信令連接的功能，它能夠?qū)⒔粨Q機中的信號轉(zhuǎn)化成為IP數(shù)據(jù)包。

在實際工作狀態(tài)下，中繼媒體網(wǎng)關(guān)、信令網(wǎng)關(guān)以及接入網(wǎng)關(guān)能夠協(xié)同實現(xiàn)軟交換網(wǎng)和PSTN的連接過程，將PSTN中為電話用戶提供的業(yè)務(wù)準(zhǔn)確接入到軟交換網(wǎng)絡(luò)中。針對相關(guān)功能的拓展，則主要集中于不同的網(wǎng)關(guān)中，利用綜合設(shè)備接入、多媒體業(yè)務(wù)網(wǎng)關(guān)、無線接入網(wǎng)關(guān)等，有效實現(xiàn)軟交換網(wǎng)對應(yīng)的視頻、音樂、數(shù)據(jù)等信息的接入。

2.2.2 核心傳輸層

核心傳輸層即作為整個交換網(wǎng)中重要的物理承載層，它所具備的主要功能是將邊緣接入層匯集的多種網(wǎng)關(guān)、控制層軟交換機等業(yè)務(wù)應(yīng)用層等對應(yīng)的服務(wù)器有效聯(lián)系起來[5]。因為IP在發(fā)揮作用期間，可以對視頻、數(shù)據(jù)、話音等信息予以承載，加上相關(guān)協(xié)議比較簡單、設(shè)備良好且價格較低，所以優(yōu)先選擇將IP網(wǎng)用作物理承載網(wǎng)絡(luò)。

2.2.3 控制層

軟交換技術(shù)需要將PSTN的交換模塊予以分割，使其成為相對獨立的物理實體，也被稱作為軟交換機。按照劃分，軟交換機就處于控制層面中，它也屬于軟交換網(wǎng)的核心部位，擔(dān)負(fù)起控制軟交換網(wǎng)的重要作用。在正常運行期間，可以將邊緣接入層對應(yīng)的網(wǎng)關(guān)接入業(yè)務(wù)實施管控，使全部網(wǎng)元通信能夠準(zhǔn)確連接。按照功能細(xì)化分布，主要涉及到:

（1）對邊緣接入層的網(wǎng)關(guān)資料進(jìn)行管理，合理控制其使用狀態(tài)，并對資源的使用情況予以掌握，充分確保在工作中有充足的通信資源能夠為用戶提供相關(guān)服務(wù)。

（2）按照應(yīng)用層等服務(wù)器登錄等設(shè)置要求，對用戶的使用權(quán)限予以明確，判斷能夠準(zhǔn)許用戶使用該項功能。

（3）結(jié)合用戶提出的業(yè)務(wù)申請信息，及時構(gòu)建起不同網(wǎng)關(guān)間的信息連接，按照呼叫路由的功能分布，準(zhǔn)確建立通信聯(lián)系。

（4）在完成有關(guān)網(wǎng)關(guān)間的通信連接以后，還能夠有效監(jiān)視其運行狀況。如果發(fā)現(xiàn)用戶提出的申請已經(jīng)結(jié)束，則需要迅速結(jié)束通信連接過程。

（5）按照軟交換機的功能特征，它主要負(fù)責(zé)業(yè)務(wù)的接續(xù)過程，并且具體的數(shù)據(jù)流不會通過軟交換機。因此，在使用期間，相應(yīng)的計費手段只能通過統(tǒng)計時長來實現(xiàn)，難以依托有效的信息流。

2.2.4 業(yè)務(wù)應(yīng)用層

軟交換技術(shù)要將PSTN業(yè)務(wù)模塊獨立處理并形成物理實體，該物理實體被稱作應(yīng)用服務(wù)器，它主要發(fā)揮出實現(xiàn)業(yè)務(wù)和擴展新業(yè)務(wù)的作用。利用數(shù)據(jù)庫服務(wù)器來存儲用戶信息，并對權(quán)限予以明確，按照業(yè)務(wù)補充的要求，還能夠根據(jù)市場需求靈活安排，為用戶配備個性化業(yè)務(wù)。

2.3 軟交換技術(shù)中的協(xié)議與標(biāo)準(zhǔn)

2.3.1 網(wǎng)關(guān)和軟交換機的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)

在邊緣接入層，通常除了信令網(wǎng)關(guān)以外，其它網(wǎng)關(guān)多和軟交換機進(jìn)行通信聯(lián)系，在它們中維持通信協(xié)議的主要是控制類協(xié)議。例如，媒體網(wǎng)關(guān)控制協(xié)議就具備較強的擴展性、協(xié)議相對簡單且功能多樣等優(yōu)勢，能夠發(fā)揮出重要作用。

2.3.2 軟交換機間的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)

各網(wǎng)關(guān)間的通信過程要借助相應(yīng)的軟交換機來實現(xiàn)，不同的軟交換機能夠有效控制的網(wǎng)關(guān)存在差異，在利用通信協(xié)議產(chǎn)生聯(lián)系時，就可以通過呼叫控制協(xié)議（BICC）來實現(xiàn)。在使用期間，呼叫控制協(xié)議能夠有效解決承載控制分離和呼叫控制等問題，保證相關(guān)信號可以在不同的網(wǎng)絡(luò)層面進(jìn)行傳輸。

2.3.3 軟交換機和應(yīng)用服務(wù)器間的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)

通常在應(yīng)用服務(wù)器和軟交換機中間就借助RADIUS協(xié)議來滿足通信標(biāo)準(zhǔn)。在實際執(zhí)行期間，還應(yīng)當(dāng)保證軟交換網(wǎng)絡(luò)中涉及到的業(yè)務(wù)不會對供應(yīng)商產(chǎn)生嚴(yán)重依賴，避免出現(xiàn)單一設(shè)備供貨不足影響使用的問題，可以和第三方進(jìn)行有效商議，準(zhǔn)確開發(fā)出相匹配的業(yè)務(wù)應(yīng)用軟件。

2.3.4 不同網(wǎng)關(guān)間的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)

各網(wǎng)關(guān)間也需要借助傳輸類型的協(xié)議來對數(shù)據(jù)、視頻、話音等信息流實現(xiàn)傳遞，為了保證不同網(wǎng)關(guān)間的通信順利進(jìn)行，通常選擇的協(xié)議為實時傳輸協(xié)議，稱作RTP，它能夠有效支持不同網(wǎng)關(guān)間進(jìn)行通信。同時，實時傳輸協(xié)議對分組序列表示支持，它能夠及時提供端口部位存在的抖動、延遲信息，雖然利用實時傳輸協(xié)議無法直接解決上述問題，但在及時告知信息的情況下，能夠為有效處理提供保障。

2.4 軟交換的功能及應(yīng)用

2.4.1 軟交換的主要功能

基于軟交換技術(shù)網(wǎng)絡(luò)分層，軟交換技術(shù)中的協(xié)議和標(biāo)準(zhǔn)，其主要包含以下功能:

（1）能夠支持多種信令協(xié)議的借口，確保實現(xiàn)PSTN網(wǎng)與IP網(wǎng)等的信令互通，滿足互操作的條件。

（2）在處理業(yè)務(wù)期間，通常第一階段屬于話音，后續(xù)還可以處理視頻及其它多媒體業(yè)務(wù)等。在倡導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)融合的背景下，能夠為新應(yīng)用的拓展提供幫助，為后續(xù)實現(xiàn)增值業(yè)務(wù)創(chuàng)造有利條件。

（3）提供可編程且滿足邏輯化控制的AIP協(xié)議，保證能夠和外部平臺相互通。

（4）還具有網(wǎng)守功能，操作維護(hù)及計費功能等。

2.4.2 軟交換的應(yīng)用

軟交換的核心競爭力在于軟件領(lǐng)域，它在作為NGN網(wǎng)絡(luò)部件的時候，能夠廣泛分布于網(wǎng)絡(luò)中，為業(yè)務(wù)的提供和補充帶來幫助。首先，在電路領(lǐng)域中，軟交換能夠與媒體網(wǎng)關(guān)與信令網(wǎng)關(guān)有效結(jié)合，對當(dāng)前的基本業(yè)務(wù)進(jìn)行補充。其次，在電路分組領(lǐng)域中，可以與各個分組終端實現(xiàn)互通。再者，涉及到智能網(wǎng)方面，軟件關(guān)又可以和媒體網(wǎng)關(guān)結(jié)合，最大程度上提供豐富的智能業(yè)務(wù)種類。

3 結(jié)語

軟交換技術(shù)作為下一代網(wǎng)絡(luò)的核心技術(shù)，對軟交換技術(shù)的分析已經(jīng)逐漸引起更多人的重視。本文結(jié)合軟交換的定義、網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)、分層內(nèi)容以及協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，對軟交換技術(shù)進(jìn)行分析。